專(zhuān)利名稱(chēng)：一體流溫控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一體流溫控制裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種一體化通水流量和溫度控制裝置，簡(jiǎn)稱(chēng)一體流溫控制裝置， 尤其涉及一種在大體積混凝土通水熱交換中溫度采集、流量采集與控制一體化流溫控制裝置。
背景技術(shù)：
[0002]大型水電工程中大體積混凝土的溫度應(yīng)力涉及大壩開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)，其發(fā)展過(guò)程可以分 為三個(gè)階段(1)早期應(yīng)力，自澆筑混凝土開(kāi)始，至水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)止，一般約一 個(gè)月左右。這個(gè)階段有兩個(gè)特點(diǎn)一是因水泥水化作用而發(fā)出大量水化熱，而引起溫度場(chǎng)的 急劇變化；二是混凝土彈性模量隨著時(shí)間而急劇變化；(2)中期應(yīng)力，自水泥放熱作用基本 結(jié)束時(shí)至混凝土冷卻到最終穩(wěn)定溫度時(shí)，這個(gè)時(shí)期中溫度應(yīng)力是由于混凝土的冷卻及外界 溫度變化所引起的，這些應(yīng)力與早期產(chǎn)生的溫度應(yīng)力相疊加。與此期間，混凝土彈性模量還 有一些變化，但變化幅度較??；(3)晚期應(yīng)力，混凝土完全冷卻以后的運(yùn)行期，溫度應(yīng)力主 要是由外界氣溫和水溫的變化所引起的，這些應(yīng)力與早期和中期的殘余應(yīng)力相互疊加形成 了混凝土晚期應(yīng)力。[0003]在一般氣溫或嚴(yán)寒地區(qū)，大型水電工程中大體積混凝土的通水冷卻(或加熱)溫 控，是降低大體積混凝土水化熱引起的溫度應(yīng)力，避免開(kāi)裂和達(dá)到設(shè)計(jì)要求的封拱灌漿溫 度必須采取的工程技術(shù)措施。水電工程通水熱交換技術(shù)復(fù)雜，是工程建設(shè)設(shè)計(jì)與研究重要 內(nèi)容，目前通水冷卻或加熱的監(jiān)控主要通過(guò)人工球閥、水銀溫度計(jì)和傳統(tǒng)水表采用人工記 錄，然后根據(jù)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行人工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)控流量。[0004]大體積混凝土澆筑后，經(jīng)過(guò)早期冷卻、中期冷卻、二期冷卻至混凝土溫度達(dá)到冷 卻，期間通水?dāng)?shù)據(jù)主要為進(jìn)出水溫度和通水流量。目前進(jìn)出水溫度的測(cè)量通常采用水銀溫 度計(jì)或者手持?jǐn)?shù)字溫度計(jì)通過(guò)放水測(cè)量，實(shí)際操作中需要人工在現(xiàn)場(chǎng)打開(kāi)水管外接水龍頭 放水進(jìn)行測(cè)量，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)記錄，通水流量通過(guò)傳統(tǒng)水表讀數(shù)測(cè)量，測(cè)量誤差較大，人為因 素干擾大，在此基礎(chǔ)上國(guó)內(nèi)也有個(gè)別現(xiàn)場(chǎng)采用數(shù)字溫度計(jì)和電動(dòng)球閥測(cè)量，但仍需人到現(xiàn) 場(chǎng)通過(guò)手持式設(shè)備讀取溫度和流量數(shù)據(jù)，效率低。控制混凝土溫度主要是控制水流量，目前 現(xiàn)場(chǎng)的水流量控制設(shè)備為一個(gè)手動(dòng)球閥，工人根據(jù)前一個(gè)時(shí)間段的降溫效果手動(dòng)增加或減 少球閥開(kāi)度。目前因?yàn)槭莻鹘y(tǒng)方法，溫度和流量數(shù)據(jù)一般是4小時(shí)間隔采集一次。[0005]總之，目前的數(shù)據(jù)采集方式和控制方式為人工記錄和控制，手段落后，精度差，效 率低，數(shù)據(jù)可靠度不高，采集時(shí)間間隔長(zhǎng)，信息反饋慢。通過(guò)將電動(dòng)球閥、內(nèi)插式數(shù)字測(cè)溫裝 置、流量測(cè)量裝置、通過(guò)一體控制電路板集成封裝形成一體化流溫控制裝置，將克服傳統(tǒng)方 法的不足，極大提高數(shù)據(jù)的可靠度和采集效率，為大體積混凝土通水冷卻(加熱)全過(guò)程在 線(xiàn)實(shí)時(shí)個(gè)性化控制提供技術(shù)支持，對(duì)提高我國(guó)大壩施工水平，保證大壩長(zhǎng)期安全穩(wěn)定具有 重要工程和社會(huì)意義。實(shí)用新型內(nèi)容[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種一體化流溫控制裝置，能自動(dòng)采集冷 卻水管的溫度和通水流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土溫控通水的流量和水溫進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量和數(shù)據(jù)傳 輸，并在服務(wù)器上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真計(jì)算，實(shí)時(shí)算出控制流量，并下發(fā)控制指令控制流量。解 決了人工測(cè)量記錄和控制需要耗費(fèi)大量人工、手段落后，精度差，效率低，數(shù)據(jù)可靠度不高， 采集時(shí)間間隔長(zhǎng)，信息反饋慢等缺點(diǎn)，省時(shí)省力，測(cè)量數(shù)據(jù)精度、效率高且反饋迅速，能及時(shí) 調(diào)整混凝土溫控措施、避免混凝土裂縫，保證工程質(zhì)量和進(jìn)度。[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種一體化流量和溫度控制裝置，包括外 殼；在外殼內(nèi)具有雙向電動(dòng)球閥，其根據(jù)控制指令對(duì)流量大小和方向?qū)崿F(xiàn)控制；內(nèi)插式數(shù) 字測(cè)溫裝置，實(shí)時(shí)測(cè)量管內(nèi)流體溫度；雙向渦輪流量計(jì)，通過(guò)輸出脈沖、電磁或電流信號(hào)，實(shí) 時(shí)傳輸瞬時(shí)或累計(jì)流量；一體控制電路板，對(duì)雙向電動(dòng)球閥進(jìn)行控制，對(duì)流量和溫度進(jìn)行傳 輸。[0008]其中，該裝置還包括第一活接，其外接主流體管；第二活接，其外接至澆筑倉(cāng)支管。[0009]其中，所述外殼具有防水、防重物和防電磁干擾的功能。[0010]其中，該裝置還包括集成出線(xiàn)，其外接智能主控制器；所述一體化流量和溫度控 制裝置與智能主控制器通過(guò)集成出線(xiàn)交換數(shù)據(jù)和提供電源。[0011]其中，所述一體化流量和溫度控制裝置與智能主控制器通過(guò)無(wú)線(xiàn)交換數(shù)據(jù)。[0012]其中，從第一活接到第二活接，順序串聯(lián)有雙向電動(dòng)球閥、內(nèi)插式數(shù)字測(cè)溫裝置和 雙向渦輪流量計(jì)。[0013]其中，所述內(nèi)插式數(shù)字測(cè)溫裝置包括一個(gè)三通，三通的水平管左右端口分別與雙 向電動(dòng)球閥和雙向渦輪流量計(jì)連接，三通的垂直管內(nèi)設(shè)置絕熱密封環(huán)、中空螺絲和溫度傳 感器，絕熱密封環(huán)與溫度傳感器靠中空螺絲與三通的垂直管內(nèi)螺紋連接固定。[0014]其中，在三通的垂直管內(nèi)下部設(shè)置絕熱密封環(huán)，上部設(shè)置中空螺絲，溫度傳感器穿 過(guò)中空螺絲和絕熱密封環(huán)插入三通水平管內(nèi)部。[0015]其中，所述絕熱密封環(huán)由密封和絕熱兩種材料構(gòu)成，下部是密封材料，上部是絕熱 材料。[0016]其中，所述溫度傳感器，由溫度傳感器探頭和導(dǎo)線(xiàn)組成，導(dǎo)線(xiàn)與溫度傳感器探頭電 連接。[0017]其中，所述溫度傳感器探頭端頭位于三通水平管中軸線(xiàn)上。[0018]由于存在密封絕熱環(huán)，可以保證溫度傳感器探頭不與三通及外界空氣接觸，提高 了測(cè)量精度。[0019]中空螺釘與溫度傳感器擰入三通垂直管中，使得中空螺釘能夠?qū)^熱密封環(huán)產(chǎn)生 足夠壓迫作用不致在水壓下泄露，且溫度傳感器探頭恰能位于三通水平管中軸線(xiàn)上。[0020]測(cè)溫裝置經(jīng)過(guò)與管壁的絕熱處理，能排除外界氣溫對(duì)測(cè)溫的干擾，準(zhǔn)確測(cè)量進(jìn)出 口的水溫，能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)大體積混凝土內(nèi)部熱交換量。[0021]溫度傳感器探頭端頭位于水管中軸線(xiàn)，與測(cè)溫對(duì)象充分接觸，保證了測(cè)溫的精度。[0022]從第一活接到第二活接，順序串聯(lián)有雙向電動(dòng)球閥、內(nèi)插式數(shù)字測(cè)溫裝置和雙向 渦輪流量計(jì)；按照這種連接方式，將控制閥門(mén)置于測(cè)量裝置之前，可以實(shí)現(xiàn)更精確的控制。[0023]一體化流量和溫度控制裝置兩端有與外界管徑相同的活接連接，靈活方便快捷。一體化流溫控制裝置與主控制器通過(guò)一根總線(xiàn)(集成出線(xiàn))交換數(shù)據(jù)和提供電源。裝置自身可完成溫度采集，流量PID調(diào)節(jié)等功能，只需要主控制器給出給定流量，一體化通水裝置就能自動(dòng)完成流量調(diào)節(jié)，裝置具有優(yōu)良的控制穩(wěn)定性(浮點(diǎn)控制/比例控制)。保證冷卻通水流量穩(wěn)定準(zhǔn)確，從而控制混凝土溫度和應(yīng)力的控制，保證工程質(zhì)量和進(jìn)度。[0024]本實(shí)用新型提供的一體化流溫控制裝置，有益效果如下[0025](I)、由于采用智能數(shù)據(jù)采集，存儲(chǔ)并傳輸安裝在水管上的溫度計(jì)和流量計(jì)實(shí)時(shí)在線(xiàn)測(cè)得的混凝土通水的流量和水溫?cái)?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集方便可靠，實(shí)現(xiàn)了對(duì)混凝土通水熱交換的流量和水溫進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試和數(shù)據(jù)傳輸，解決了人工測(cè)試記錄需要耗費(fèi)大量人工、手段落后，精度差，效率低，數(shù)據(jù)可靠度不高，采集時(shí)間間隔長(zhǎng)，信息反饋慢等缺點(diǎn)，省時(shí)省力，測(cè)量數(shù)據(jù)精度、效率高且反饋迅速，能及時(shí)調(diào)整混凝土溫控措施，避免混凝土裂縫，保證混凝土澆筑質(zhì)量和進(jìn)度。[0026]( 2 )、一體化流溫控制裝置與外接管道連接，靈活方便快速。[0027](3)、一體化流溫控制裝置與主控制器通過(guò)一根總線(xiàn)交換數(shù)據(jù)和提供電源，或者一體化流量和溫度控制裝置與主控制器通過(guò)無(wú)線(xiàn)交換數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集連接簡(jiǎn)單方便，便于實(shí)際應(yīng)用。[0028](4)、安裝在一體化流溫控制裝置中的閥體接受智能控制PID調(diào)節(jié)指令來(lái)控制流量，保證流量穩(wěn)定，解決了因管道壓力等因素的變化引起流量變化的問(wèn)題，保證通水降溫的效果。[0029](5)、智能控制設(shè)備采集和上傳數(shù)據(jù)至上位服務(wù)器，服務(wù)器保存并仿真計(jì)算數(shù)據(jù)， 確定控制量。并且生成各種分析圖表，方便工作人員對(duì)整個(gè)控溫效果的全面和個(gè)性化了解， 及時(shí)調(diào)整混凝土溫控措施，實(shí)現(xiàn)及時(shí)調(diào)整混凝土施工措施，保證工程質(zhì)量和進(jìn)度。( 6 )、一體化流溫控制裝置重復(fù)使用，大大降低成本。[0031](7)、一體化流溫控制裝置根據(jù)不同管徑可精確測(cè)控不同流量范圍(O. 04^800m3/ h)，裝置常規(guī)受壓1. 6MPa，溫度測(cè)控范圍-10° c^60° c，在工作范圍內(nèi)精度為±0. 3°C。[0032]( 8 )、可適合測(cè)量管道內(nèi)空氣，蒸汽，水等介質(zhì)的溫度和體積流量。


[0033]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明；[0034]圖1 一體流溫控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖；[0035]圖2內(nèi)插式數(shù)字測(cè)溫裝置正面剖視圖；[0036]圖3內(nèi)插式數(shù)字測(cè)溫裝置側(cè)面剖視圖。[0037]圖中，I雙向電動(dòng)球閥；2內(nèi)插式數(shù)字測(cè)溫裝置；3雙向渦輪流量計(jì)；4 一體控制電路板；5集成出線(xiàn)；6第一活接；7第二活接；8封裝外殼；9三通，10溫度傳感器探頭，11導(dǎo)線(xiàn)，12止水絕熱環(huán)，13中空螺釘具體實(shí)施方式
[0038]把一體化流溫控制裝置與主水管和澆筑倉(cāng)支管分別通過(guò)第一活接和第二活接直接連接，現(xiàn)場(chǎng)裝配，只需擰開(kāi)兩端的活接頭即可。把電源線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)纜接入主控制器。給一體化流溫控制裝置送上電源，等一體化流溫控制裝置上狀態(tài)燈常綠時(shí)，表示一體化流溫控制裝置啟動(dòng)完畢，可以啟動(dòng)服務(wù)器軟件、進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊控制。[0039]一體化流溫控制裝置包括防水、防重物和防電磁干擾外殼8。[0040]在外殼內(nèi)具有雙向電動(dòng)球閥1，其根據(jù)控制指令對(duì)通水量實(shí)現(xiàn)控制；內(nèi)插式數(shù)字 測(cè)溫裝置2，實(shí)時(shí)輸出管內(nèi)通水溫度；雙向渦輪流量計(jì)3，通過(guò)輸出脈沖或電流信號(hào)，實(shí)時(shí)傳 輸瞬時(shí)或累計(jì)流量；一體控制電路板4，對(duì)雙向電動(dòng)球閥I進(jìn)行控制與反饋。[0041]外殼上具有集成出線(xiàn)5，集成出線(xiàn)包括溫度采集、流量采集反饋控制以及電源供 給，其外接智能主控制器；外殼上具有第一活接和第二活接，分別連接主通水管和澆筑倉(cāng)支 管。[0042]內(nèi)插式數(shù)字測(cè)溫裝置包括三通；三通9下端左右兩端口配有螺紋，分別與雙向電 動(dòng)球閥和雙向渦輪流量計(jì)相連接；三通9上端口配有螺紋，把止水絕熱環(huán)12從上端口放入 壓緊，把溫度傳感器從上端口和止水絕熱環(huán)中插入，使溫度傳感器探頭10位于三通下端部 分的中軸上；中空螺釘13通過(guò)螺紋與三通9上端口連接，對(duì)止水絕熱環(huán)12、溫度傳感器探 頭10和導(dǎo)線(xiàn)11進(jìn)行固定，導(dǎo)線(xiàn)11下端與溫度傳感器探頭10上端電連接。導(dǎo)線(xiàn)11連接一 體控制電路板。
權(quán)利要求1.一種一體流溫控制裝置,包括外殼；在外殼內(nèi)具有雙向電動(dòng)球閥，其根據(jù)控制指令對(duì)流量實(shí)現(xiàn)大小和方向控制；內(nèi)插式數(shù)字測(cè)溫裝置，實(shí)時(shí)測(cè)量管內(nèi)流體溫度；雙向渦輪流量計(jì)，通過(guò)輸出電磁、脈沖或電流信號(hào)，實(shí)時(shí)傳輸瞬時(shí)或累計(jì)流量；一體控制電路板，對(duì)雙向電動(dòng)球閥進(jìn)行控制。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括第一活接，其外接主流體管；第二活接，其外接澆筑倉(cāng)支管。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，所述外殼具有防水、防重物和防電磁干擾的功能。
4.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，所述裝置還包括集成出線(xiàn)，其外接智能主控制器； 其中所述一體流溫控制裝置與智能主控制器通過(guò)集成出線(xiàn)交換數(shù)據(jù)和提供電源。
5.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，所述一體流溫控制裝置與智能主控制器通過(guò)無(wú)線(xiàn)交換數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中從第一活接到第二活接，順序串聯(lián)有雙向電動(dòng)球閥、內(nèi)插式數(shù)字測(cè)溫裝置和雙向渦輪流量計(jì)。
7.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中所述內(nèi)插式數(shù)字測(cè)溫裝置包括一個(gè)三通，三通的水平管左右端口分別與雙向電動(dòng)球閥和雙向渦輪流量計(jì)連接，三通的垂直管內(nèi)設(shè)置絕熱密封環(huán)、中空螺絲和溫度傳感器,絕熱密封環(huán)與溫度傳感器靠中空螺絲與三通的垂直管內(nèi)螺紋連接固定。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中在三通的垂直管內(nèi)下部設(shè)置絕熱密封環(huán)，上部設(shè)置中空螺絲，溫度傳感器穿過(guò)中空螺絲和絕熱密封環(huán)插入三通水平管內(nèi)部。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，所述絕熱密封環(huán)由密封和絕熱兩種材料構(gòu)成，下部是密封材料，上部是絕熱材料。
10.如權(quán)利要求8或9所述的裝置，所述溫度傳感器，由溫度傳感器探頭和導(dǎo)線(xiàn)組成，導(dǎo)線(xiàn)與溫度傳感器探頭電連接。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，所述溫度傳感器探頭端頭位于三通水平管中軸線(xiàn)上。
專(zhuān)利摘要一種一體化流溫控制裝置，它包括電動(dòng)球閥、內(nèi)插式數(shù)字測(cè)溫裝置、流量測(cè)量裝置和一體控制電路板固定集成封裝在外殼中。本裝置兩端有與外界管徑相同的活接連接，靈活方便快捷。一體化流溫控制裝置與主控制器通過(guò)一根總線(xiàn)交換數(shù)據(jù)和提供電源。裝置自身可完成溫度采集，流量PID調(diào)節(jié)等功能，只需要主控制器給出給定流量，一體化通水裝置就能自動(dòng)完成流量調(diào)節(jié)，裝置具有優(yōu)良的控制穩(wěn)定性(浮點(diǎn)控制/比例控制)。保證冷卻通水流量穩(wěn)定準(zhǔn)確，從而控制混凝土溫度和應(yīng)力的控制，保證工程質(zhì)量和進(jìn)度。
文檔編號(hào)G05B19/418GK202854624SQ20122041771
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者林鵬, 李慶斌, 胡昱, 周紹武, 洪文浩, 汪志林, 鄔昆 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)公司